Anbau und Nutzung von Energiepflanzen

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1 Hochschule Anhalt, FB Landwirtschaft, Ökotrophologie und Landschaftsentwicklung Dr. agr. Lothar Boese ehem. Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau (LLG) Sachsen- Anhalt, Zentrum für Acker- und Pflanzenbau Bernburg Wahlpflichtmodul Nachwachsende Rohstoffe und Sonderkulturen im Bachelorstudiengang Landwirtschaft Anbau und Nutzung von Energiepflanzen Bernburg, am und

2 Ganzpflanze als Biogassubstrat Einjährige Energiepflanzen im Vergleich

3 Feldversuche an den Standorten Bernburg und Iden Bernburg: Löß-Schwarzerde, 469 mm mittl. JNS ( ) Iden : lehmiger Sand, 512 mm mittl. JNS ( ) A: Art 1: Wintergerste 2: Winterroggen 3: Wintertriticale 4: Winterweizen 5: Silomais 6: Sorghumhirse ( 7: Zuckerrübe ) B: Sorte - je Art fünf Sorten - Sortenwechsel nach je zwei Jahren Ernte: jeweils späte Milchreife bis frühe Teigreife Prüfmerkmale: Gesamttrockenmasseertrag (dt/ha) Methanausbeute (l/kg ots) Methanertrag (m³/ha)

4 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

5 120 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Gesamttrockenmasse (% zu Mais) Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

6 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse April trocken, Mai feucht - Juni und August sehr trocken 0

7 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse April und Mai sehr trocken und warm - Juni und Juli sehr feucht 0

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10 Bestimmung der Biogas- bzw. Methanausbeute der Substrate A: Laborfermenter kontinuierliche Verfahren: Fermentervolumen 5 l.2 m³ diskontinuierliche Verfahren (Batchtests): Fermentervolumen 0,1 20 l Hohenheimer Biogastest (HBT): standardisiert, ml Kolbenvolumen, 30 Tage, 37 C B: Schätzverfahren anhand von im Labor bestimmter Futterwertparameter und von Schätzformeln nach BASERGA (SCHATTAUER und WEILAND 2006) nach WEISSBACH (2008)

11 Schätzung der Biogas- bzw. Methanausbeute anhand der Inhaltstoffgehalte nach Weender Futtermittel- Analyse und der Verdaulichkeiten nach DLG-Futterwerttabellen nach BASERGA (SCHATTAUER und WEILAND 2006) Weender Analyse Rohasche (XA) Rohprotein (XP) Rohfett (XL) Rohfaser (XF) N-freie Extraktstoffe (NfE)

12 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg + Iden, Methanausbeute (l/kg ots, n. BASERGA) W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse

13 Methanausbeuten von Energiepflanzen nach verschiedenen Methoden Methanausbeute (l/kg ots) 450 W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse BASERGA Labortest WEISSBACH 50 0 (je Art fünf Sorten)

14 Methanausbeuten (Richtwerte) nach KTBL Substrat (Silagen) Methanausbeute (l N /kg ots, gerundet) Aschegehalt (% in TM) Mais 340 ~ 4 Sorghumhirse 320 ~ 6 Getreide (Ganzpflanze) 330 ~ 5 Zuckerrübe 360 ~ 2 Rübenblatt 310 ~ 20 Quellen: Methanausbeute: Gasausbeute in landwirtschaftlichen Biogasanlagen (KTBL-Heft 107), 3. Auflage, Darmstadt 2015 Aschegehalte : eigene Ergebnisse

15 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Methanertrag (m³/ha) 1) Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten) 1) Methanausbeuten nach KTBL-Richtwerten

16 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Methanertrag je Hektar (% zu Mais) 1) Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten) 1) Methanausbeuten nach KTBL-Richtwerten

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18 6000 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2010 Methanertrag (m³/ha) 5000 Sorghumhirse Mais 4000 W-Gerste, W-Triticale W-Roggen 3000 W-Weizen (je Fruchtart 5 Sorten) Methanausbeute (l/kg ots)

19 6000 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2010 Methanertrag (m³/ha) Mais 5000 Sorghumhirse 4000 W-Roggen, W-Triticale 3000 W-Weizen W-Gerste (je Fruchtart 5 Sorten) Gesamttrockenmasseertrag (dt/ha)

20 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) W-Weizen W-Triticale W-Roggen Mais W-Gerste Sorghumhirse Bestandeshöhe (cm)

21 300 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2008 Gesamttrockenmasse (dt/ha) 250 W-Roggen W-Triticale 200, W-Weizen 150 W-Gerste Ährenzahl / m²

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23 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

24 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Methanertrag (m³/ha) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

25 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Methanertrag (% zu Mais) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

26 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Acht Jahre Feldversuche mit vier Wintergetreidearten, Mais und Sorghumhirse mit jeweils fünf Sorten an den Standorten Bernburg (Schwarzerde) und Iden (anlehmiger Sand), vier Jahre am Standort Bernburg auch mit Zuckerrübe, brachten folgende Ergebnisse: 1. Im Mittel über alle Jahre und Sorten erzielt Mais mit 214 dt/ha am Standort Bernburg den höchsten Gesamttrockenmasseertrag. Relativ zum Mais folgen Triticale mit 93, Hirse mit 92, Roggen mit 89 und Weizen mit 83 %. Gerste fällt mit 71 % im Ertrag deutlich ab. 2. Am Standort Iden ergibt sich bei einem niedrigeren Ertragsniveau eine ähnliche Rangfolge. Nach Mais mit 183 dt/ha folgt jedoch Hirse mit 96 %. Roggen und Triticale mit jeweils 81 %, Weizen mit 70 und Gerste mit 64 % liegen relativ zum Mais auf einem geringeren Niveau als in Bernburg. 3. In den Einzeljahren sind die Erträge wie auch die Rangfolge der Kulturen je nach Witterungsverlauf sehr unterschiedlich.

27 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen (2) 4. Die Ertragsunterschiede zwischen den Sorten einer Art sind oft größer als die Differenzen der Artenmittel. 5. Bezüglich der nach verschiedenen Methoden bestimmten Methanausbeuten erreicht Mais die höchsten und Sorghumhirse die geringsten Werte. Die Getreidearten nehmen eine Mittelstellung ein. Relativ sind diese Unterschiede zwischen den Arten jedoch wesentlich geringer als deren Ertragsdifferenzen. 6. Durch die Vorzüglichkeit des Maises bezüglich der Methanausbeute vergrößert sich die Spreizung der Kulturen im Merkmal Methanertrag je Hektar. Gerste als schlechteste Kultur erzielt nur 67 % (Bernburg) bzw. 62 % (Iden) im Vergleich zu Mais mit ca bzw m³/ha. 7. Im vierjährigen Mittel ( ) erreicht Zuckerrübe am Standort Bernburg mit 220 dt/ha TM im Vergleich zu Mais einen Relativertrag von 104 %. Das Rübenblatt liefert im Mittel noch 56 dt/ha TM hinzu.

28 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen (3) 8. Der Methanertrag je Hektar lässt sich korrelativ deutlich stärker auf den Trockenmasseertrag zurückführen als auf die Methanausbeute. Für die Arten- und Sortenwahl hat deshalb der Trockenmasseertrag die entscheidende Bedeutung. Bestandeshöhe bzw. Bestandesdichte und Trockenmasseertrag der Sorten einer Art waren selten miteinander korreliert. Eine Sortenwahl nach diesen Kriterien scheint deshalb wenig erfolgversprechend. 9. Die Ergebnisse zeigen, dass unter den Wintergetreidearten vor allem Triticale und Hybridroggen, daneben auch Sorghumhirse interessante und wichtige Ergänzungen zum Mais als Biogassubstrat darstellen. Im Interesse des Risikoausgleichs sollte der Anteil dieser Arten im Betrieb nicht zu gering gewählt werden. Zuckerrübe ist als Fruchtart mit hohem Ertrags- und Methangasbildungspotenzial dem Mais ebenbürtig.

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